L’agrandissement brusque d’une conduite est une des configurations rencontrées dans les installations hydrauliques.
Pour cette étude, la géométrie créée consistait en deux morceaux de conduite reliés, noté 1 et 2, dont les dimensions respectives sont: diamètre D1=8mm de longueur L1=45mm et D2=20mm et de longueur L2=75mm. Le fluide circulant dans la conduite est de l’eau.

La figure ci-contre met en évidence les différentes valeurs de la pression le long de notre conduite par aplat de couleur.

Dans un premier temps, on étudie les courbes de pression pour des Reynolds compris entre 10 et 60. Pour chaque cas, on reporte sur un diagramme les valeurs de la pression le long de la conduite. Ces valeurs vont permettre de déterminer la perte de charge en mètre de hauteur du fluide circulant dans la conduite par mètre de celle-ci.

Ainsi pour des Reynolds compris entre 10 et 60, les variations de pression sont représentées ci-dessous :

Pour ces faibles valeurs de Reynolds, le premier constat à dresser est la présence de deux diminutions linéaires (correspondant chacune aux morceaux de conduite de diamètre D1 et D2) avec une pente plus importante dans la conduite de diamètre D1=8mm, ainsi qu’un minimum de pression liant ces deux droites (correspondant à l’agrandissement).

Ces résultats obtenus correspondent à ceux attendus. En effet, pour un agrandissement, la vitesse est plus grande dans la première partie de la conduite (D1=8mm), donc la pression va fortement diminuer.
Au contraire, dans la conduite à grand diamètre (D2=20mm), la vitesse est plus faible, donc la pression est légèrement plus élevée.

Par ailleurs, une légère remontée de pression peut être constatée entre le minimum et la décroissance linéaire correspondant à la conduite de faible diamètre. Ceci s’explique par le fait qu’un élargissement de section entraine une chute de la vitesse, qui implique en contrepartie une hausse de la pression statique.
Néanmoins, cette remontée de pression ne compense que faiblement, la perte de charge linéaire ayant eu lieu dans la conduite à grand diamètre, c’est pourquoi elle n’est que faiblement perceptible à l’échelle de représentation choisie pour le graphe précédent.

Pour les Reynolds compris entre 1000 et 1600, des diminutions linéaires de pression « par morceau » peuvent à nouveau être observés. En revanche, pour cette gamme de Reynolds, la pression tombe dans les valeurs négatives au niveau du changement de section avant de remonter et d’arriver à la pression atmosphérique en sortie (valeur fixé) comme le montre le diagramme ci-dessous :

En outre, le minimum de pression correspondant à l’élargissement est moins marqué pour cette gamme de Reynolds puisque de légères fluctuations de pressions négatives peuvent être notées. A l’approche du régime transitoire (Re≈2000 pour les conduites cylindriques), l’existence de début de zones de recirculation derrière l’élargissement pourrait être à l’origine de telles variations.